JPS6327724A - 半導体式圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体式圧力センサに係り、特に自動車用コ
ントロールユニット等に内蔵するに好適な半導体式圧力
センサに関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体式圧力センサは、特開昭５６−１４０２３
０号公報に記載のようにアルミナの回路基板上に増幅用
オペアンプとゲージアッセンブリを接合させ、その信号
は前記回路基板とはんだ接合したリードフレームを介し
て、コントロールユニットのプリント基板にはんだ接合
していた。このため、増幅用オペアンプやリードフレー
ムに加える力を配慮しながら、搬送１組立てを行なう必
要があった６〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術に係る半導体圧力センサは、一般のＩＣの
如く自動組立に対する配慮がなされておらず、組立時に
故障する問題があった。又、無理にパッケージングしよ
うとすると、形状が大きくなるか、もしくは、回路基板
上に被測定圧を導入せざるを得なかったりして、生産性
を悪化させたり、信頼性を著しく低下させる等のデメリ
ットが発生した。

本発明の目的は、上記デメリットを最小限に押さえ、こ
れらの問題点を解決することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、まず自動組立化に対して、センシング部の
入出力と回路基板の電気的接続および回路基板の入出力
とのプリント基板との電気的接続をそれらの接続に用い
るリードフレームが一体モールドされたハウジングを用
いることで達成し、また生産性および信頼性の確保は、
センシング部と回路基板を２階建構装とすることで、小
スペース化および回路基板の被測定圧からの分離が可能
となる。

〔作用〕

自動組立に対応するため、ハウジング内に、センシング
部、回路基板を収納し、外部には、圧力導入部および、
プリント基板に取付けられるり−ドフレーム部のみ外部
に露出するため、オペアンプのリードあるいはＣＣＢ等
の電子部品の如く接合力の弱い部品が取扱いによって故
障することはない。

また、センシング部と回路基板との電気的接続回路基板
とセンサの入出力端子の電気的接続を、リードフレーム
を一体モールドしたハウジングを用いることにより、セ
ンサ自体の組立を一般のＩＣパッケージの自動化ライン
と同一手法で生産でき生産性向上は対応できる。

さらに回路基板体によりセンシング部が格納されるクロ
ーズド圧力室と分離されることにより回路基板に搭載さ
れる電子部品が、直接被測定圧に曝されることがなく、
信頼性を確保できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図および第３図
により説明する６ まず、第１図は本発明による半導体式圧力センサの一実
施例を示す断面図、第２図はその平面図である。

上記各図において、センシング部支持体３があり、この
センシング部支持体３内には台座２を有し、半導体歪ゲ
ージチップ１が搭載されている。

そしてこの半導体歪ゲージチップ１の周辺の空間部は前
記センシング部支持体３に設けられた圧力導入穴１３に
接続されている。前記センシング部支持体３には、リー
ドフレーム一体形ハウジング４が嵌合されるようになっ
ており、これに一対に取付けられたリードフレーム５は
前記半導体歪ゲージチップ１と同一平面に位置づけられ
、Ａｕ線２ｏを介して電気信号が取出されるようになっ
ている。また、前記リードフレーム一体形ハウジング４
には前記半導体歪ゲージチップ１の周辺の空間部を密閉
してプロテリタ２６が固着され、このプロテリタ２６上
には厚膜回路基板２５が搭載されている。この厚膜回路
基板２５には電子部品６等が搭載され、このような回路
構成面を保護するためシリコンゲルが塗布されている。

なお、前記厚膜回路基板２５面に形成されている電極は
Ｎｉワイヤ２１を介して前記リードフレーム５に接続さ
れている。

さらに、前記リードフレーム一体形にハウジング４には
前記厚膜回路基板２５を被ってカバー１２が嵌合されて
いる。

以下、第３図（ａ）ないしくｄ）を用いて、本発明によ
る半導体式圧力センサの製造方法の一実施例を説明する
。

拡散技術によりｎ型Ｓｉ基板にボロンを拡散し形成した
ピエゾ抵抗素子でブリッジ回路を組み裏面からは、エツ
チングにより薄肉化したダイヤプラムを有する半導体歪
ゲージチップ１は、無歪接合により、Ｓｉと近似の熱膨
張係数を有する台座２に目的とする室内室内で固着され
て半導体歪ゲージチップ１と台座２の間に基準圧室を形
成する。

この半導体歪ゲージチップ１と台座２からなるセンシン
グ部は、シリコン接着剤により、樹脂性の圧力導入路付
センシング部支持体３に接着される。

次に前記支持体３は、リードフレームを一体形成してい
る。ハウジング４に接着され、半導体歪ゲージチップ１
の入出力端子と前記ハウジング４のハードフレーム５が
Ａ　ｕ　ｇ　２０により接続される。

リードフレーム５のＡｕ＃＆ボンディング部には、ボン
ダビリティ向上のため、Ａｕメッキが施こされている（
第３図（ｂ）参照）。

この段階で、センシング部の動作チェックを行ない、良
否を判定することができる。

次に厚膜回路を形成し、電子部品６を搭載した回路基板
体７をハウジング４に接着し、クローズド圧力室８と分
離する。さらに、回路基板体７上に搭載されたウェルデ
ィングパッド９からＮｉワイヤ２１により、半導体歪ゲ
ージチップ１の入出力部と回路基板体７とを接続する。

リードフレーム５および回路基板体７の入出力部とプリ
ント基板に接続されるリードフレーム１０が電気的に接
続される。なお、他のリードフレーム１１は、プリント
基板固定用およびＩＣパッケージプロセスと同様なプロ
セスで製造する時のパッケージの支持体となる（第３図
（ｃ）参照）。

さらに、回路基板保護のためシリコンゲル１１を充てん
し、カバー１２でふたをし、リードフレームを形成すれ
ば完成である（第３図（ｄ）参照）。

本発明による半導体式圧力センサは、圧力導入穴１３よ
り圧力Ｐを加えると、半導体歪ゲージチップ１と台座２
の間に形成された基準圧の比較により、絶対圧を検出で
きる。

また、半導体歪ゲージチップ１の上には、被測定圧から
の保護のためシリコンゲル１４が塗布されている。この
シリコンゲルは、環境状態の良好なところでは必要とし
ない。また回路基板体７は、厚膜回路基板２５とプロテ
クタ２６から成っている。

本発明によれば、厚膜回路基体２５の裏面に直接被測定
圧が導かれないため、圧力による基板の変形および水分
等の浸入を防止を図る効果がある。

第二の実施例を第４図に示す。

基本的には、第一の実施例と同一であるが、回路基板体
３０が、厚膜回路基板のみからなり、プロテクト板がな
いものである。

この実施例によれば、回路基板自身によりクローズド圧
力室との分離ができ、部品の点数を低減できる効果があ
る。

第三の実施例を第５図に示す。

第三の実施例は、第一の実施例の回路基板体７とリード
フレーム５．６の接続をＮｉワイヤ２１の代わりに、Ａ
ｕ線３１に接続したものである。

また、カバーは省略されている。

本発明によれば、Ａｕ線ボンディング技術のみで接続で
き、構造の簡略化が図れる。

第６図に第四の実施例を示す。

半導体歪ゲージチップ１は、貫通穴のあいた台座３２に
接合され、圧力源入路を有するセンシング部支持体３３
に接着される。また、前記センシング部支持体３３には
、クローズド圧力室３５に大気圧を導入できる大気導入
穴３４を有する。

本発明によれば、センシング部の台座３２およびセンシ
ング支持体３３に変更するのみで大気圧を基準とする相
対圧形センサを実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コントロールユニット等のプリント基
板に自動組立できる圧力センサを提供できる効果がある
。

また、ＩＣパッケージと同様なラインで製造可能であり
、２階建構造により、信頼性向上の他。

小スペース化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の実施例の断面図、第２図は平面図、第３
図は製造プロセスを示す、第４図は第二の実施例、第５
図は第三の実施例および第６図は第四の実施例のそれぞ
れ断面図を示す。 １・・・半導体歪ゲージチップ、２・・・台座、３・・
・センシング部支持体、４・・・リードフレーム一体形
ハウジング、５，６・・・リードフレーム、７・・・回
路基板体、８・・・クローズド圧力室、１０・・・リー
ドフレーム、２０・・・Ａｕ線、２１・・・Ｎｉワイヤ
、３２・・・台座、３３・・・センシング部支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、拡散技術形成されたピエゾ抵抗のブリッジ回路から
   なる半導体歪ゲージチップと、該半導体歪ゲージチップ
   を接合された半導体歪ゲージチップとほぼ同一の熱膨張
   係数を有する台座からなるセンシング部と、該センシン
   グ部がマウントされた圧力導入路付センシング部支持体
   が接着されセンシング部の入出力と回路基板および回路
   基板の入出力部が接続されるリードフレームをモールド
   されたハウジング、該ハウジングに回路基板体を接着し
   たオンボード形圧力センサにおいて、センシング部の入
   出力と回路基板および回路基板の入出力が接続されるリ
   ードフレームは、ハウジングに一体モールドされており
   かつ該リードフレームをプリント基板取付用のリードフ
   レームと併用し、かつ、センシング部と回路基板体の２
   階建て構造により、クローズド圧力室と分離され、回路
   基板上の電子部品が直接被測定媒体にさらされることを
   防止したことを特徴とする半導体式圧力センサ。 ２、特許請求第１項において、クローズド圧力室に被測
   定圧力が導入され、半導体歪ゲージチップと台座の間に
   形成された基準圧室との圧力差を検出する絶体圧形セン
   サとしたことを特徴とする判導体式圧力センサ。 ３、特許請求第１項において、クローズド圧力室側は大
   気圧が導入され、貫通穴を有する台座を通して、半導体
   歪ゲージチップの裏面に被測定圧が導入され、両者の圧
   力差を検出する相対圧形センサとしたことを特徴とする
   半導体式圧力センサ。 ４、特許請求第１項において、半導体歪ゲージチップの
   上にゲルを塗布し、耐環境性を向上させたことを特徴と
   する半導体式圧力センサ。 ５、特許請求第１項において、回路基板体が、厚膜回路
   を形成したセラミツクスキバンと該セラミツクキバンが
   接着されたプロテリト板からなることを特徴とする半導
   体式圧力センサ。